Infrarot verbindet - 2. INFRAROT Konferenz 2012 in Hamburg

08 / 2012 - LOTTE / HAMBURG Unter dem Motto „Infrarot verbindet“ richtete die FRIMO Group GmbH am 21. und 22. Juni 2012 die 2. INFRAROT-Konferenz in Hamburg aus. Über 80 Teilnehmer besuchten die Veranstaltung und nutzten die Gelegenheit, sich über Neuerungen auf dem Gebiet des Infrarot-Schweißens von Kunststoffen zu informieren und sich in hochkarätig besetzter Expertenrunde mit Referenten und Teilnehmern über Entwicklungs- und Einsatzmöglichkeiten dieser Technologie auszutauschen.
Zum Teilnehmerkreis gehörten Spezialisten und Entscheidungsträger aus unterschiedlichsten Firmen und Branchen. Stark vertreten war die Automobilbranche mit OEMs wie BMW, Porsche und VW sowie Tier 1 Zulieferern wie ContiTech, Dräxlmaier, Faurecia, Hella, IAC, Johnson Controls, Magna, Mahle, SMP und Visteon. Ebenso waren mit Firmen wie Aluplast, Dräger Safety, Gefran, GMB Kunststoffteile, Hürner Funken, Hutchinson, Ninkaplast, Premium Aerotec, Senoplast, Trexel und Truck-Lite auch Spezialisten für verschiedenste technische Kunststoffanwendungen, bei denen Fügeprozesse gefragt sind, vor Ort. Das Vortragsprogramm bot einen interessanten Mix mit insgesamt 15 Beiträgen von Anwendern wie Aluplast und Dräxlmaier, Materialherstellern wie BASF und Borealis und neueste Ergebnisse aus der Forschung & Entwicklung seitens der TU Chemnitz. Weitere Technologie- und Lösungsanbieter wie AT Automation Technology, Heraeus, Trexel, Budenheim und nicht zuletzt FRIMO beleuchteten das Thema aus den unterschiedlichen Perspektiven und berichteten über Erfahrungen und Perspektiven.
   
Stand der Technik, Updates über neueste wissenschaftliche Erkenntnisse sowie der Blick über die gesamte Wertschöpfungskette und der Austausch über best practices bildeten den Kern der Veranstaltung. Zu den weiteren Zielen der Konferenz gehörten laut Detlev Böl, Leiter des Geschäftsfeldes Plastics Joining innerhalb der FRIMO Group GmbH, die Erarbeitung von Zukunftsperspektiven und damit verbunden die Initiierung gemeinsamer Projekte. Somit bot die zweitägige Infrarot Konferenz ein breites Informationsspektrum über Möglichkeiten und Herausforderungen dieser zukunftweisenden Technologie. Live-Vorführungen am FRIMO Standort in Hamburg rundeten das Programm ab.
So hat FRIMO das Angebot der JoinLine Serien- und Laboranlagen seit der ersten Infrarot-Konferenz in 2010 weiter komplettiert, „und auf heute inzwischen sechs Serienmaschinen verdoppelt,“ so Detlev Böl. Die FRIMO Infrarot Programmpalette startet mit kleinen Standardmaschinen für Fügeanwendungen für z.B. Filter, Rohre, und Sonderbauteile. Im mittleren Maschinensegment werden Schweißanlagen für z.B. Türverkleidungen  angeboten und im oberen Maschinensegment Anlagen für die Bearbeitung von Instrumententafeln und anderen Großbauteilen. Inzwischen bietet FRIMO auch eine Vielzahl automatisierter Lösungen an. Die Live-Vorführung des  robotergestützten Infrarot-Schweißens gehörte zu den Highlights der Technologieshow am FRIMO Standort. Diese Entwicklung bietet dem Verarbeiter mehr Flexibilität. So sind verschiedene Schweißkonsolen und Montagegreifer miteinander kombinierbar, bereits vorhandene Funktionen können vielfach übernommen werden. Der Einsatz der Roboter bietet eine hohe Verfügbarkeit, der Aufwand für das Handling der Bauteile zwischen den Maschinen wird reduziert. Je nach Projekt- und Kundenanforderungen sind hier ganz unterschiedliche Produktionslayouts sowie Kombinations- und Sonderlösungen darstellbar.

Darüber hinaus wurden im Hamburger Werk weitere Material- und Schweißversuche sowie andere Fügeverfahren live vor Ort demonstriert.

Grundlagen und grundlegende Erkenntnisse
Nicht alle Teilnehmer waren langjährige Experten oder aktive Anwender von Kunststoff-Fügeverfahren. Daher waren die Ausführungen einiger Referenten über die unterschiedlichen Fügeverfahren im Vergleich sowie über die Grundlagen der Infrarot-Technologie ein hervorragender Auftakt der Veranstaltung.
Wichtig ist in diesem Zusammenhang, dass die Ermittlung der optimalen Anlagentechnik und der Schweißparameter beim Infrarotschweißen ein hohes Maß an Empirie und Erfahrung erfordert. „Insofern ist eine enge Zusammenarbeit zwischen Verarbeiter und einem Anlagenlieferanten, der über die entsprechende Erfahrung und Know-how verfügt, schon in der Entwicklungsphase notwendig,“ wie Detlev Böl ausführte. „Es geht nur gemeinsam“.

Eine Erkenntnis, die gerade mit Blick auf viele Automobilanwendungen von besonderer Bedeutung ist, zog sich durch mehrere Vorträge, fast wie ein roter Faden. Schwarze Bauteile, in der Regel mit Ruß als farbgebendem Füllstoff, stellen für das IR-Schweißen eine besondere Herausforderung dar. So führt die kurzwellige Infrarotstrahlung zwar zu einer guten Eindringtiefe der Wärme in die Fügezone der Bauteile, die Oberfläche schwarzer Bauteile ist jedoch thermisch sehr empfindlich.
Hier hilft die von mehreren Referenten angesprochene Technik der angepassten Strahlerleistung (R. Fuhrich, TU Chemnitz; S. Motshev, BASF; S. Hartl, Dräxlmaier). Nun gibt es, wie Detlev Böl anmerkte beispielsweise über 3000 verschiedene PP-Typen, und nicht zuletzt durch die Entwicklung innovativer und hochleistungsfähiger PP Materialien (M. Kralicek, Borealis) dringt PP zunehmend aus dem Bereich der Commodities in die Riege der Engineering Plastics vor. Spezielle Additive - IR-Absorber und Aufheizbeschleuniger – tragen ebenso zu einer verbesserten Infrarot-Verschweissbarkeit bei (R. Wissemborski, Chemische Fabrik Budenheim). Gerade mit Blick auf ebenfalls häufig zum Einsatz kommende Polyamide hat die BASF umfangreiche Untersuchungen zum Infrarotschweißen Diese haben ergeben, dass das Infrarotschweißen im Vergleich zum Vibrationsschweißen beispielsweise deutlich höhere Festigkeiten ermöglicht, wie Stefan Motshev berichtete. Bei einer derart großen Bandbreite verfügbarer Typen, unverstärkt oder mit Kurz- und Langglasfaserverstärkung, gibt es auch für das Verschweißen keine Standardlösungen. Hier ist ein hoher Entwicklungsaufwand zu leisten. In umfangreichen Versuchen hat das FRIMO Team weitreichende Erfahrungen gesammelt. „Diese Erfahrungen konnten in eine ganze Reihe inzwischen erfolgreich im Serienbetrieb laufender Referenzprojekte einfließen,“ so Detlev Böl.

Auch künftig werden die Schweißexperten von FRIMO die Entwicklung des Infrarotschweißens im Hinblick auf die Verschweißbarkeit weiterer innovativer Materialien vorantreiben. Dies gilt insbesondere mit Blick auf den Leichtbau, zum Beispiel den Fügeprozessen bei der Verarbeitung von modernen Organoblechen mit einer thermoplastischen Matrix.

IR-Schweißen in der Praxis
In einer Reihe sehr praxisnaher Vorträge wurden die Vorteile der Infrarot-Schweißtechnologie eindrucksvoll vorgestellt.

Der MuCell® Prozess zur Herstellung von leichten Bauteilen aus mikrozellulärem Thermoplastschaum kommt bereits in vielen Industriezweigen zum Einsatz. Da dieser integrale Schaum nur in der vergleichsweise dünnen kompakten Randzone verschweißt werden sollte, sind unbedingt Strahlersysteme zum Einsatz zu bringen, die optimal auf diese Rahmenbedingungen ausgelegt sind. Damit sind sehr gute Schweißergebnisse erzielbar (M. Jacobi, Trexel).

Ein völlig neues Einsatzgebiet dieser Technologie könnte zukünftig die Fensterbranche sein. Seit über 40 Jahren werden PVC-Fensterprofile mittels Heizelementverfahren verschweißt. Daher ist der Versuch, die handwerklich-mittelständige Fensterindustrie von den Vorteilen der IR-Schweißtechnik zu überzeugen, durchaus eine Herausforderung (A. Klotz, Aluplast). So gibt es aber Entwicklungen, und hier sind insbesondere die steigenden Energiekosten zu nennen, die ein Umdenken in Richtung neue und energieeffizientere Lösungen notwendig machen. So kann durch IR-Strahler, die nur für den Moment der Fügezonen-Aufheizung eingeschaltet werden, gegenüber durchgeheizten Heizelementen erheblich Energie eingespart werden. Darüber hinaus entfallen regelmäßige Wechselvorgänge für PTFE-Folien und Schweißspiegel.

Mit einer modernen Instrumententafel wurde eine anspruchsvolle Anwendung für das IR-Schweißen präsentiert (S. Hartl, Dräxlmaier). In dem vorgestellten Beispiel werden in einem Arbeitsgang an einen PP-GF Träger sowohl ein Luftführungskanal als auch ein Airbag-Schusskanal angeschweißt. Hier ist es besonders wichtig, dass der Airbag-Schusskanal mittels Infrarot mit der höchstmöglichen Schweißnahtfestigkeit mit der Instrumententafel verbunden wird und die Luftführung flusen- bzw. partikelfrei verschweißt werden kann. Darüber hinaus lobte der Referent neben der hohen Designfreiheit mit der Möglichkeit dreidimensionale Konturen zu verschweißen die schonendere Verarbeitung durch Infrarot-Schweißen mit geringeren Anpressdrücken. Gerade auch mit Blick auf einen Trend nach immer dünnwandigeren Bauteilen bietet die IR-Technik mit geringen Eindringtiefen Vorteile gegenüber anderen Verfahren, wie beispielsweise dem Vibrationsschweißen.

Dank der engen Kooperation mit FRIMO konnte Dräxlmaier in der jüngeren Vergangenheit bereits eine Vielzahl an Instrumententafelprojekten mittels Infrarotschweißtechnik erfolgreich in Serie umsetzen.

Abgerundet wurde der Themenkomplex „IR in der Praxis“ im letzten Vortrag der Veranstaltung. Martin Buthmann berichtete über FRIMO’s Erfahrungen beispielsweise bezüglich des Einsatzes von Schattenblechen und der Auswahl der optimalen Strahlertypen. Neben kurzwelligeren Quarzglasrohrstrahlern bietet FRIMO auch mittelwelligere Folienstrahler an. Derartige Folienstrahler, die sowohl in stehender als auch liegender Ausführung von FRIMO selbst hergestellt werden, können z.B. in relativ engen Radien ausgeführt werden. In jedem Fall ermittelt FRIMO für den jeweiligen Anwendungszweck die technisch und wirtschaftlich optimale Lösung.

Innovative Peripherie
Auch auf dem Gebiet der Peripherie rund um das Infrarot-Schweißen geht die Innovation ständig weiter. Die klassischen geraden, runden oder dreidimensional an die Bauteilkontur angepassten Glasrohrstrahler werden in der Regel reflektierend mit Gold bedampft und in den benötigten Bereichen frei „radiert“. Eine Neuentwicklung im Bereich der Glasrohrstrahler sind konturangepasste QRC® Strahler. Der weiße Reflektor aus synthetischem Quarzglas (Quartz Reflective Coating) ist extrem resistent gegen Hitze, Säuren, Laugen und andere aggressive Substanzen und reflektiert rund 75% der Strahlung (R. Lembke, Heraeus Noblelight).

Ein wichtiger Aspekt unter anderem für die Qualitätssicherung nicht nur sicherheitsrelevanter Bauteile ist die Überwachung und Regelung der tatsächlich an der Oberfläche der Fügepartner herrschenden Temperaturen. Hier kann eine Infrarot-Bildverarbeitung helfen (M. Wandelt, AT Automation Technology). Dabei können heute sehr kleine und leichte Kameras in die Anlagen integriert werden.

JoinLine Infrarot-Technologie von FRIMO
Abgerundet wurde das Konferenzprogramm von Vorträgen aus dem Hause FRIMO. Neben basisorientierten Beiträgen zu Fügeverfahren im allgemeinen Vergleich und Erfahrungen aus der täglichen Infrarot-Praxis wurden die unterschiedlichen JoinLine Produkte von Eco über Highspeed bis Maxi vorgestellt. Das robotergestützte IR-Schweißen für ein Maximum an Flexibilität wurde auch am FRIMO Standort live vorgeführt.

Fazit
Mit der 2. INFRAROT Konferenz in Hamburg wurde am 21. und 22. Juni erneut ein hervorragendes Forum geschaffen, auf dem Hersteller und Anwender die Möglichkeit fanden, sich ausgiebig auszutauschen, Herausforderungen und Lösungsansätze zu diskutieren, um so für eigene Projekte zu profitieren. „Die Praxisverbundenheit, Maschinentechnik zum Anfassen und die Vorträge von OEMs, Rohstoffherstellern und weiteren Experten“, so fasste einer der Konferenzteilnehmer seine persönlichen Highlights zusammen. Für einen anderen waren “der ausgewogene Mix aus Grundlageninformationen über die unterschiedlichen Einflussfaktoren und sehr anwendungsbezogenen Details“ besonders wertvoll.
So waren nicht nur die Konferenzteilnehmer sehr zufrieden mit den beiden Konferenztagen, sondern auch Detlev Böl und das FRIMO Team.


Über FRIMO (www.frimo.com)
Zur FRIMO Unternehmensgruppe gehören weltweite Produktions- und Vertriebsstandorte mit über 1.100 Mitarbeitern in Europa, Asien und Amerika sowie zahlreiche internationale Vertretungen. FRIMO Unternehmen wurden wiederholt für herausragende Leistungen ausgezeichnet. Bereits 18 Mal erhielt FRIMO die als „Kunststoff-Oscars“ bekannten SPE Awards, davon drei in 2012 sowohl als Werkzeughersteller als auch als Maschinenhersteller in der Kategorie „body interior“. Das Angebot der FRIMO Group für die Kunststoff verarbeitenden Industrien reicht von den unterschiedlichsten Verfahren zur PUR Verarbeitung über das Flexible Schneiden, Stanzen, Pressen und Formen sowie Thermoformen, Kaschieren und Umbugen bis hin zum Fügen und Kleben. FRIMO bietet seinen Kunden hierfür maßgeschneiderte Werkzeuge, Maschinen und Anlagen als Einzel- oder Komplettlösung aus einer Hand.

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